国产|国产GPU为何“一夜杀到老黄城下”？( 二 )

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苹果也已在2020年1月与Imagination重修旧好，达成了新的多年期授权协议。
IP授权是怎么个玩法
说了这么多，像Imagination这样的IP供应商，到底在GPU设计开发的过程中扮演怎样的角色？
首先要解释的是，芯片领域说的IP就是知识产权的那个IP(Intellectual Property) 。
已验证的、可以重复使用的集成电路设计模块又称作IP核。
在早期，芯片公司会把自己开发好的、能完成特定功能的电路做成模块复用，也就是常说的“不要重复造轮子” 。
随着集成电路规模越来越大，芯片功能越来越复杂，各类电子产品上市节奏也在加快。
一家芯片公司很难再独立完成所有模块的设计，使用已验证的成熟IP核就成了降低成本、缩短设计周期的必然选择和行业惯例。
专门提供IP核授权的供应商也从产业链中分化出来。
这方面最大的公司就是ARM，像高通和联发科等手机芯片CPU部分用的ARM Cortex-A710和X2等，就是以IP核形式授权的微架构。

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根据授权形式，IP核又分软核、固核和硬核三种。
软核是用Verilog/VHDL等硬件描述语言描述的电路模块，只提供源代码不涉及硬件部分。

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固核是在软核基础上完成了门电路层面的设计和验证，交付的是门级电路网表 (Gate-level Netlist) 。

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硬核进一步完成了物理上的布局布线、包括仿真验证等步骤，提供设计阶段的最终产品掩膜版图。

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从软到硬，购买IP核后需要完成的工序越少，可调整空间也越小。
不过，即使可以从第三方购买IP核，完整的GPU设计仍然不是一件容易的事。
以英伟达最新发布的Hopper为例，一个全功能GPU架构，光是运算部分就包括用于图像渲染的流处理器、用于数据计算的张量单元、再加上光栅化处理单元(ROPs)、光线追踪单元等。
周边还有显存、缓存、视频解码、电源管理、PCIe总线接口等。

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△ Nvidia Hopper架构
根据IBS统计，7nm制程下单颗芯片中可集成的IP核数量平均为178个，到5nm还会增长到218个。
要把这么多IP核集成到一起，保证它们之间高效协作依旧困难重重。
对于软IP需要做硬化、不同IP之间接口的统一、还有芯片整体的布局设计、整体验证和测试等……
有任何一点疏忽都可能造成流片失败，需要从头再来，上亿的流片费用和前期更多投入都血本无归。
GPU IP核授权市场上，ARM、Imagination、芯原微电子目前占有率排全球前三。
三家的风格和境遇也不尽相同。
ARM的Mali系列GPU主打移动端，被联发科、三星、华为海思选用。不过海思前景不明，三星也开始着手在AMD架构授权下自研IP 。
Imagination更专注于GPU，PowerVR早年性能领先于高通和ARM，但收入来源单一，失去大客户苹果后遭重大打击，正在寻求开拓桌面、车载和高性能计算市场。